Фамилия Космаров — один из тех случаев, когда корень слова прозрачен, а вот путь, которым он стал фамилией, требует разбора. В основе лежит слово «косма» — старинное название длинной, спутанной, торчащей в разные стороны пряди волос, клока шерсти или пучка травы. Человека с нечёсаными, растрёпанными волосами в народе так и называли — Косма́р, или Косма́рый, то есть косматый, лохматый. Прозвище могло быть чисто внешним, а могло и ироничным: так могли окрестить и того, кто, наоборот, тщательно следил за причёской, но получил имя «от противного».

Словообразовательная модель здесь классическая для русских фамилий: прозвище или мирское имя Косма́р (или Косма́рый) превратилось в Космаров через притяжательный суффикс -ов. Этот суффикс отвечал на вопрос «чей?»: Космаров сын, то есть потомок Космара. Если бы прозвище звучало как Косма́рь (с мягким знаком), фамилия была бы Космарёв, но в данном случае закрепился твёрдый вариант.

Интересно, что в некоторых говорах «косма» означала не только волосы, но и клочья сена или соломы, запутавшиеся в шерсти скота. Поэтому прозвище Косма́р мог получить не обязательно лохматый человек, а, скажем, крестьянин, который небрежно обращался с сеном или держал нечищеную скотину. В этом смысле фамилия Космаров может быть не только «портретной», но и «профессионально-бытовой», указывающей на род занятий или небрежность в хозяйстве.

В ономастических источниках фамилия встречается реже, чем однокоренные Космачёв или Косматый, что делает её более локальной. Вероятно, она бытовала в северных и центральных губерниях России, где слово «косма» было в ходу. В дворянских родословных книгах Космаровы не значатся — это фамилия крестьянская или мещанская, возникшая в среде, где прозвища давали по внешнему виду, не задумываясь о благозвучии.